热管和将热管嵌入产品中的方法技术

本发明专利技术涉及一种热管(10)用于冷却电子设备，特别是部件载体(100)，包括带填充有传热液(20)的空腔(12)的中心部(13)。在热管(10)的纵向(11)上，与中心部(13)直接连接的是位于中心部(13)的第一端上的第一端部(14)和位于中心部(13)的对置第二端上的第二端部(15)，其中第一端部(14)和第二端部(15)分别包括具有表面长度(SL，SL

【技术实现步骤摘要】
热管和将热管嵌入产品中的方法
本专利技术涉及一种热管用于冷却电子设备，特别是载体，包括带填充有传热液的空腔的中心部。本专利技术还涉及一种包括至少一个用于冷却其的热管的部件载体，以及一种用于生产所述部件载体的方法。根据本专利技术的热管可以应用于而不只局限于如部件载体的电子设备，例如，印刷电路板、中间印刷电路板产品或者IC衬底，其中嵌入至少一个热管，从而适合冷却热耗散电子部件。
技术介绍
热管是传热设备，该传热设备结合热导和相变两种原理，以有效管理两个固体界面之间的热传递。一般地，热管被成形为密封管或者密封管路，并且通常由与工作液相容的材料，诸如充水热管的铜制成。因此，热管尤其在热管的纵向上在互相隔开的两个界面之间在沿着其长度的一维上增强热传递。在热管的热界面，如与热导固体表面接触的液体的传热液通过从该表面吸收热量转变为蒸气。传热液容纳于热管的腔内，该热管的腔通常是封装的封闭空腔，以避免传热液有任何损失。然后，蒸气沿着热管行进到冷界面，并且在那儿通过释放潜热凝结回到液体。然后，该液体通过毛细作用、离心力或者重力返回热界面，并且重复该循环。如今，扁平式或者平板式热管常常在本行业中使用以改善电子设备的热管理性能。例如，文献WO2007/096313A1和WO2010/121230A1都涉及用于冷却的平板式热管。通常，将这些热管设想为在热管的制造过程中被压平的柱形结构。文献JP2000-138485A公开了一种带用于冷却电子部件的热管的印刷电路板。在制造PCB时，在一个内部金属层的接地平面中整体地形成热管，其中两片铜板以这两个压紧的铜板形成带之后填充有冷却剂的腔的接地平面层的方式被压在一起。缺点是，这样整体形成的热管的位置是由接地平面金属层在PCB层内的布置预限定的。因此，电子部件与热管隔开某个距离侧向安装。此外，这些热管的制造成本高，并且还增强了PCB装置的热应力，因为在制造PCB时，必须在原地将铜板压在一起。之后，在制造时，必须在接合的铜板的两侧上形成树脂层，并且最后，在现场将其密封之前必须将冷却剂填充到空腔中，以提供集成于接地平面层内的热管。因此，在制造PCB时，只有当执行了上述所有制造步骤时，该集成热管才起作用。当代的热管小到足以嵌入印刷电路板(缩写为：PCB)结构中。然而，为了不破坏热管的扁平形状，这些热管的组装和操作的最高温度范围必须保持低于140℃，因为内部压力的升高将使热管变为圆柱形。缺点是，在极端温度条件下，这可能导致PCB完全故障。因此，不能在裸PCB上组装本
内公知的扁平式热管，因为表面安装技术(缩写为：SMT)组装要求的高达280℃的高温和后续软熔阶段要求的高达250℃的温度会破坏热管或者至少使热管变形。因为该原因，对于PCB内的嵌入过程，对极端温度变化，刚性强的圆柱形热管为优选的。关于嵌入部件的上述要求：因为JP2000-138485A公开的热管不是单个独立零件，而是在制造PCB时，以层向形成该热管，所以其不能嵌入PCB结构中，至少不能作为填充有用于热传递的冷却剂或者液体的已经运行的热管。文献US2008/0087456A1涉及含有平板式散热器的电路板组件，该平板式散热器用作组件的电接地平面。缺点是，散热器在其整个几何结构上散热，因此至少在二维上散热。因此，散热器或者蒸气室主要是与热管不同，热管具有在一个特定维度上增强热传递的优点。此外，上述缺点对于因此不能被嵌入PCB结构中的散热器是相同的，至少不能作为填充有用于热传递的冷却剂或者液体的已经运行的散热器。本申请人已经发现，圆柱形热管能够承受这种热应力，而没有任何可靠性风险。现代的圆柱形热管的直径能够细至1mm甚或更细。这种情况下产生的挑战是使热管正确接触如填充了铜的通路的热通路，填充了铜的通路在PCB技术中是常见的。分别是非平面的圆柱形表面和外凸形状的热管可能在将热通路通过其整个截面区域安全地连接到热管的表面从而保证满意的热耗散能力方面产生问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进型热管产品，该改进型热管成品坚固耐用并且能够耐受高热应力，同时，其足够细，使得能够被嵌入并且热连接到而且作为一个选项还能够电连接到PCB的导电网，并且当将热通路连接到各自的热管的表面时，该热管产品提供增强的散热能力。此外，该改进型热管产品应该是当被嵌入时已经是单个独立可运行的零件。在本说明书中，本专利技术的另一个目的是在软熔状况在高达250℃的温度下增强所述热管产品的可靠性。因此，目的是避免使用在后续的软熔工序状况下使用材料如焊剂以致遭受相变或者气体释放的问题。本专利技术的另一个更具体目的是提供一种如PCB、中间印刷电路板成品或者IC衬底的改进型部件载体，该部件载体包括用于冷却其的至少一个热管，其中与包含一个或者几个热管的公知PCB相比，散热能力被增强，并且以在热通路与热管之间确保适当热连接的方式，布置接触区域，以将热通路安全连接到热管。在本说明书中，可以将术语“衬底”理解为电连接或者电网的载体以及与印刷电路板(PCB)相当的部件载体，然而，具有显著更高的横向布置连接和/或者垂直布置连接。横向连接是例如导电通路，而垂直连接可以是例如钻孔。这些横向连接和/或者垂直连接布置于衬底内，并且通常用于对部件或者包围部件，特别是IC芯片的、具有印刷电路板的或者中间印刷电路板的，提供电连接和/或者机械连接。因此，术语“衬底”还包含所谓“IC衬底”。本专利技术的又一个目的是提供一种用于生产带至少一个嵌入式热管的部件载体的方法，其中使热通路与嵌入式热管安全连接的灵活性得到改善，并且由于热通路与嵌入的热管之间的不充分热传导而导致PCB不合格的数量显著降低。在本说明书中，可以将术语“部件”分别理解为电子部件或者电子芯片。如芯片、特别是半导体芯片的每个有源电子部件或者如冷却器、电阻器、电感器或者如铁氧体磁芯元件的磁体元件的每个无源电子部件皆可为部件。能够嵌入部件载体内或者能够安置于部件载体上的电子部件的其他例子是如动态随机存取存储器(DRAM)的数据储存设备、能够被配置为例如高通滤波器、低通滤波器或者带通滤波器或者能够用作频率滤波器的滤波器。此外，单独的如所谓逻辑IC的集成电路(IC)、如微处理器的任何信号处理部件、任何性能管理部件、任何光电子设备、如DC/DC转换器或者AC/DC转换器的任何电压转换器、如锆钛酸铅(PZT，lead-zirconiumtitanate)传感器和/或者操作器的任何机电转换器、以及如RFID芯片或者转发器的电磁波的任何发送单元或者接收单元、任何密码部件、电容、电感或者如基于晶体管开关的开关，或者与上述结合的，或者连同其他功能电子部件的分别被包括称为部件和电子部件的上述术语。此外，电子部件还能够包括微机电系统(缩写为MEMS)、电池、蓄电池、摄像机或者天线。此外，本专利技术的另一个任务是改进包括热管的部件载体的热管理并且提高热管的吸热能力。通过对权利要求1的前序部分的热管提供权利要求1的特征部分所述的特征，本专利技术满足了上述目的。根据本专利技术，用于冷却电子设备，特别是部件载体的，包括带填充有传热液的空腔的中心部的热管包括第一端部，在热管的纵向中，该第一端部直接与中心部的第一端部连接；该热管还包括在中心部的对置第二端上直接连接的第二端部，其中第一端部和第二端部分别包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管(10)用于冷却电子设备，特别是部件载体(100)，包括带填充有传热液(20)的空腔(12)的中心部(13)，其特征在于，在热管(10)的纵向(11)上，与所述中心部(13)直接连接的是位于所述中心部(13)的第一端上的第一端部(14)和位于所述中心部(13)的所述对置第二端上的第二端部(15)，其中所述第一端部(14)和所述第二端部(15)分别包括具有表面长度(SL，SL

【技术特征摘要】
2015.12.14 EP 15199813.51.一种热管(10)用于冷却电子设备，特别是部件载体(100)，包括带填充有传热液(20)的空腔(12)的中心部(13)，其特征在于，在热管(10)的纵向(11)上，与所述中心部(13)直接连接的是位于所述中心部(13)的第一端上的第一端部(14)和位于所述中心部(13)的所述对置第二端上的第二端部(15)，其中所述第一端部(14)和所述第二端部(15)分别包括具有表面长度(SL，SL1，SL2)和表面宽度(SW，SW1，SW2)的搭接结构(17)，并且其中每个搭接结构(17)与所述热管(10)的所述中心部(13)导热性地耦合。2.根据权利要求1所述的热管(10)，其特征在于，至少一个搭接结构(17)与所述中心部(13)直接连接并且导热性地耦合。3.根据权利要求1或者2所述的热管(10)，其特征在于，至少一个搭接结构(17)沿着所述中心部(13)和/或者第一端部(14)和/或者第二端部(15)的至少一个纵向分段邻接和/或者横向凸起。4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的热管(10)，其特征在于，至少一个搭接结构(17)与所述热管(10)的所述中心部(13)电耦合。5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的热管(10)，其特征在于，所述第一端部(14)和/或者所述第二端部(15)分别与所述中心部(13)固定地接合。6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的热管(10)，其特征在于，所述中心部(13)和/或者第一端部(14)和/或者第二端部(15)分别具有圆柱形轮廓(16)，所述圆柱形轮廓(16)具有所述热管(10)的外径(D)。7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的热管(10)，其特征在于，所述第一端部(14)和/或者所述第二端部(15)分别由固体金属制成，优选地由固体铜或者固体铜合金制成。8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的热管(10)，其特征在于，所述第一端部(14)和/或者所述第二端部(15)分别是扁平的，其中所述扁平搭接结构(17)的高度(h)小于所述热管(10)的所述中心部(13)的总高度(H)或者直径(D)，并且其中所述扁平搭接结构(17)的表面宽度(SW，SW1，SW2)大于所述热管(10)的所述中心部(13)的总高度(H)或者直径(D)。9.一种包括根据权利要求1至8中的任何一项所述的至少一个热管(10)的部件载体(100)，其特征在于，该至少一个热管(10)嵌入在所述部件载体(100)的至少一个内层(111，112，113)内，所述至少一个内层(111，112，113)布置于形成所述部件载体(100)的所述外表面的外表面层(110)之间，并且其中所述嵌入的热管(10)的每个搭接结构(17)通过至少一个热通路(30)导热性地耦合(A1,A2,A3)到所述部件载体(100)的外表面层(110)的至少一个外表面。10.根据权利要求9所述的部件载体(100)，其特征在于，至少一个热通路(30)在所述搭接结构(17)内的表面上或者端部上接触搭接结构(17)，或者至少一个热通路(30)穿过所述搭接结构(17)。11.根据权利要求9或者10所述的部件载体(100)，其特征在于，每个搭接结构(17)通过至少一个热通路(30)电耦合到并且/或者电镀地耦合到外表面层(110)的至少一个外表面。12.根据权利要求9至11中的任何一项所述的部件载体(100)，还包括至少一个散热部件(120，130)和至少一个释热部件(125，36)，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·希尔瓦诺德索萨，B·赖特迈耶，M·波利奇，G·马林格，
申请(专利权)人：ATS奥地利科技与系统技术股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT